JP4364328B2 - Objective lens for high-density optical recording media - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は高密度光記録媒体用対物レンズに関し、特に、高密度記録が求められる光ディスク、光磁気ディスク、光カード等の光記録媒体に対して、情報信号の書込みあるいは読取りを行う光ピックアップ装置に用いられる高密度光記録媒体用対物レンズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、音声情報、映像情報さらにはコンピュータ用のデータ情報等を記録するための光記録媒体として、CD(コンパクトディスク)、MO(光磁気ディスク)あるいはDVD(デジタルビデオディスク)等がよく用いられるようになってきている。
【0003】
これらの光記録媒体に対して情報信号の書込みあるいは読取りを行うための光ピックアップ装置においては、対物レンズとしてその開口数が、CDにおいては0.45、MOにおいては0.5〜0.6程度、DVDにおいては0.6のものが用いらている。
【0004】
また、上記光ピックアップ装置においては小型化、軽量化、低価格化の要求が強く、その要求を満たすため、上記対物レンズに合成樹脂材料やガラス材料からなる非球面単レンズを採用したものが一般的となっている。
【0005】
ところで、近年では、情報記録容量の飛躍的な増加に伴い、少しでも高密度な記録媒体の出現が切望されており、光記録媒体の記録密度を向上させるための努力が日夜なされている。
【0006】
ここで、光記録媒体の記録密度を向上させるためには対物レンズによる集光スポット径を小さくすることが必要となる。集光スポット径は、光源の波長をλ、対物レンズ開口数をNAとした場合、
k×λ/NA
但し、Kは定数
なる式で表されるから、集光スポット径を小さくするためには光源の短波長化と対物レンズの高NA化の2条件の少なくともいずれかを満足することが必要となる。
【0007】
そのうち、光源の短波長化は半導体レーザーの短波長化とSHG光源の開発によって、より改善されたものとなってきている。
【0008】
一方、対物レンズの高NA化なる条件は、従来非球面単レンズを採用することにより進められてきておりNAが0.6程度まではこの手法によっても達成可能である。しかし、さらなる高NA化を進めるためには、単玉レンズの製造がより難しいものとなることから非球面単レンズを採用することの限界が問題となっている。例えば特開平10−123410号公報に開示された対物レンズではNA0.7程度を達成するために2群2枚のレンズ構成としている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載のものにおいては、従来の単レンズの対物レンズに比して、設計上も製造上も難しいものとなり、手間やコストが上昇する。さらに評価方法が容易でないことから製品検査の手間やコストも上昇する。
【0010】
本発明は上記事情に鑑み、光ピックアップ装置に用いられる対物レンズにおいて、NAが0.6以上の2群2枚のレンズ構成でありながら、レンズの設計、製造、検査が容易で、収差を良好に補正し得る高密度光記録媒体用対物レンズを提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の高密度光記録媒体用対物レンズは、光束を光記録媒体に集光するための光ピックアップ用の対物レンズであって、
光源側から順に、両面を非球面とされた両凸レンズからなる第1のレンズと、両面を球面とされ光源側に凸面を向けたメニスカスレンズからなる第2のレンズを配列してなり、
前記第2のレンズにおける光記録媒体側の面の曲率半径は、下記条件式(1)を満足する値とされていることを特徴とするものである。
【0012】
0.9665 ≦ R4/BF < 1.2 ……(1)
ここで、
BF:対物レンズ全系のバックフォーカス長
R4:第2のレンズにおける光記録媒体側の面の曲率半径
【0014】
また、本発明の高密度光記録媒体用対物レンズにおいては、前記第2のレンズにおける光記録媒体側の面の曲率半径R 4 が、前記対物レンズ全系のバックフォーカス長BFに等しいことが望ましい。
【0015】
また、本発明の高密度光記録媒体用対物レンズにおいては、対物レンズ全系の開口数が0.6以上であることが望ましい。
【0017】
さらに、本発明の高密度光記録媒体用対物レンズにおいては、下記条件式(2)を満足することが望ましい。
【0018】
1.45 < F1/F < 1.7 ……(2)
ここで、
F1:第1のレンズの焦点距離
F :対物レンズ全系の焦点距離
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の高密度光記録媒体用対物レンズについて図面を参照しつつ実施例1〜5を用いて説明する。
【0020】
<実施例1>
図1は、実施例1に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成および光路を示す図である。なお、Pは集光点であり、Xは光軸を示す。
【0021】
図1に示すとおり、実施例1に係る高密度光記録媒体用対物レンズは光源側から順に、光源側に曲率の大きい面を向け、両面を非球面とされた両凸レンズからなる第1レンズL1と、両面を球面とされ光源側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる第2レンズL2を配列してなる。なお、第1レンズL1の非球面形状は下記に示す非球面深さ式により表される。
【0022】
【数1】
【0023】
ここで、第2レンズL2は、不遊点の原理を用いたアプラナチックレンズである。すなわち、第2レンズL2は、第1レンズL1による像点と対物レンズ全系による像点とを共役にする。
【0024】
これにより、第2レンズL2に入射した光束は、その光記録媒体側の面において屈折することなく直進することとなり、無収差かつ正弦条件を満足したものとなる。
【0025】
さらに、第1レンズL1は、単独で収差補正がなされるように構成されている。
【0026】
これにより、レンズ全系を設計あるいは評価する際に第2レンズL2のみの収差補正に配慮すればよいこととなる。
【0027】
また、第2レンズL2における光記録媒体側の面の曲率半径は、対物レンズ全系のバックフォーカス長に略等しい。
【0028】
また、実施例1に係る高密度光記録媒体用対物レンズは、下記条件式(1)および(2)を満足する。
【0029】
0.9665 ≦ R4/BF < 1.2 ……(1)
1.45 < F1/F < 1.7 ……(2)
ただし、
BF:対物レンズ全系のバックフォーカス長
R4:第2レンズL2の光記録媒体側の面の曲率半径
F1:第1レンズL1の焦点距離
F :対物レンズ全系の焦点距離
【0030】
表1に、実施例1の各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの軸上面間隔(各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔)D(mm)、各レンズの波長413nmにおける屈折率N、およびアッベ数νを示す。なお、表1および以下の表において、各記号に対応させた数字は光源側から順次増加するようになっている。
【0031】
また、表1の中段には実施例1における上記非球面深さ式に示される非球面の各定数の値を示し、下段には実施例1における入射光束径φ(mm)、レンズ全系の焦点距離F(mm)、第1レンズL1の焦点距離F1(mm)、レンズ全系のバックフォーカスBF(mm)、ならびに条件式(1)および(2)に対応する値を示す。
【0032】
【表1】
【0033】
表1に示すように、実施例1は条件式(1)および(2)を満足している。
【0034】
図2は、実施例1における第1レンズL1の、波長413nmにおける波面収差を表す図である。図2に示すとおり、第1レンズL1は単独でも収差補正が良好なレンズである。
【0035】
図3は、実施例1のレンズ全系の、波長413nmにおける波面収差を表す図である。図3に示すとおり、この高密度光記録媒体用対物レンズは、収差を良好に補正したレンズであることが明らかである。
【0036】
以下、上記実施例1の作用について説明する。
【0037】
第1レンズL1を単玉構成の非球面レンズとし、第1レンズL1単独で収差補正をし、第2レンズL2をアプラナチックレンズとすることで、対物レンズ全系のNA’は以下の式により表される。
【0038】
NA’ = NA1 × N2
ここで、
NA’:対物レンズ全系のNA
NA1:対物レンズの第1レンズL1単独でのNA
N2 :対物レンズの第2レンズL2の屈折率
【0039】
対物レンズの第1レンズL1に製造実績のあるNA0.6の対物レンズを採用し、第2レンズL2を屈折率が1.5のアプラナチックレンズとすると、対物レンズ全系のNAを0.9と高NAのものとすることができる。
【0040】
ここでアプラナチックレンズについて説明する。
【0041】
アプラナチックとは球面収差が無く、かつ正弦条件を満足する状態を称する用語であって、1つの球面毎に、この状態を満足する特定の共役点が存在する。
【0042】
その共役点となるための2条件のうち第1の条件は、第2レンズL2の光源側の面の屈折関係において以下の式が満足されることである。
【0043】
S’ = S / N2
ここで、
S’:対物レンズの第2レンズL2の光源側の面における像点距離
S :対物レンズの第2レンズL2の光源側の面における物点距離
この第1の条件を満足することにより、第2レンズL2の倍率がその屈折率の逆数となり、対物レンズ全系のNAが第1レンズL1単独のNAと第2レンズL2の屈折率との積となるとともに、第2レンズL2の光源側の面による球面収差の発生が無く、正弦条件も満足した状態となる。
【0044】
さらに上記2条件のうち第2の条件は、第2レンズL2の光記録媒体側の面における軸上光線の入射角と射出角が互いに等しい状態となることである。
【0045】
第2レンズL2の光記録媒体側の面の曲率半径を対物レンズ全系のバックフォーカス長と略等しくすることにより、第2レンズL2の光記録媒体側の面における軸上光線の入射角と射出角を等しくすることができ、第2レンズL2全体にて球面収差の発生が無く、正弦条件も満足した状態となる。
【0046】
以上の内容は光記録媒体側にカバーガラスが無い光学系を前提としているが、カバーガラスが存在することで、以上に説明した条件が完全に満足されなくとも、以上に説明した内容を適用することで、レンズの設計および製造が容易になる。
【0047】
また、上記実施例1のレンズでは上述した如く、条件式(1)が満足されている。
【0048】
すなわち、光記録媒体側にカバーガラスが存在している状態では、第1レンズL1単独で収差を補正しても、第1レンズL1単独のNAと対物レンズ全系のNAが互いに異なるため、第2レンズL2にアプラナチックレンズを採用しているにも拘わらず、対物レンズ全系で収差が発生することがある。その際には前述した内容を応用して、第2レンズL2を完全なアプラナチックの状態から少しずらすとよい。ただしこの場合には、対物レンズ全系のバックフォーカス長と、対物レンズの第2レンズL2の光記録媒体側の曲率半径がわずかにずれることになるが、上記条件式(1)を満足することにより、対物レンズ全系で収差が補正されたレンズとすることができる。
【0049】
また、光記録媒体側にカバーガラスが存在している状態では、以上に説明した内容とは逆に、対物レンズ全系での収差を考慮し、第1レンズL1の収差を意識的に発生させるようにしてもよい。
【0050】
また、上記実施例1のレンズでは上述したように条件式(2)が満足されている。
【0051】
上記条件式(2)を満足することにより、第1および第2レンズL1、L2の仕様を従来のものから大幅に変更することなく製造可能である。
【0052】
上記条件式(2)の下限を下回った場合、対物レンズ全系を高NA化しようとすると、第1レンズL1単独のNAを高くしなければならず、従来の設計・製造の技術をそのまま適用することが難しくなる。
【0053】
上記条件式(2)の上限を上回ると、第2レンズL2において焦点距離が短くなる一方で屈折力が大きくなり、第2レンズL2の面の曲率および偏心等の製造誤差が厳しくなり、第2レンズL2の製造コストが上昇する。
【0054】
<実施例2>
図6は、実施例2に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成および光路を示す図である。なお、Pは集光点であり、Xは光軸を示す。
実施例2に係る高密度光記録媒体用対物レンズは、図6に示すとおり、実施例1と略同様の構成とされ同様の作用効果(全系のNAは0.9)を奏するもので、第1レンズL1としては実施例1と同じレンズを用いている。
【0055】
表2に、実施例2の各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの軸上面間隔(各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔)D(mm)、各レンズの波長413nmにおける屈折率N、およびアッベ数νを示す。
【0056】
また、表2の下段には実施例2における入射光束径φ(mm)、レンズ全系の焦点距離F(mm)、第1レンズL1の焦点距離F1(mm)、レンズ全系のバックフォーカスBF(mm)、ならびに条件式(1)および(2)に対応する値を示す。第1レンズL1は実施例1と同じレンズを用いているので、その非球面の各定数の値は実施例1と同様である。
【0057】
【表2】
【0058】
表2に示すように、実施例2は条件式(1)および(2)を満足している。
図7は、実施例2のレンズ全系の、波長413nmにおける波面収差を表す図である。図7に示すとおり、この高密度光記録媒体用対物レンズは、収差を良好に補正したレンズであることが明らかである。
【0059】
<実施例3>
図8は、実施例3に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成および光路を示す図である。なお、Pは集光点であり、Xは光軸を示す。
実施例3に係る高密度光記録媒体用対物レンズは、図8に示すとおり、実施例1と略同様の構成とされ同様の作用効果(全系のNAは0.9)を奏するもので、第1レンズL1は実施例1と同じレンズを用いている。
【0060】
表3に、実施例3の各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの軸上面間隔(各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔)D(mm)、各レンズの波長413nmにおける屈折率N、およびアッベ数νを示す。
【0061】
また、表3の下段には実施例3における入射光束径φ(mm)、レンズ全系の焦点距離F(mm)、第1レンズL1の焦点距離F1(mm)、レンズ全系のバックフォーカスBF(mm)、ならびに条件式(1)および(2)に対応する値を示す。第1レンズL1としては実施例1と同じレンズを用いているので、その非球面の各定数の値は実施例1と同様である。
【0062】
【表3】
【0063】
表3に示すように、実施例3は条件式(1)および(2)を満足している。
図9は、実施例3のレンズ全系の、波長413nmにおける波面収差を表す図である。図9に示すとおり、この高密度光記録媒体用対物レンズは、収差を良好に補正したレンズであることが明らかである。
【0064】
<実施例4>
図4は、実施例4に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成および光路を示す図である。なお、Pは集光点であり、Xは光軸を示す。
【0065】
実施例4に係る高密度光記録媒体用対物レンズでは、図4に示すとおり、実施例1と略同様の2枚のレンズからなる構成とされ、第2レンズL2の光記録媒体側にカバーガラス1が配されている。
【0066】
なお、カバーガラス1は、第2レンズL2の光源側の面と集光点Pの間の任意の位置に配することが可能である。
【0067】
本実施例では、光記録媒体側にカバーガラス1が配されていることから完全にアプラナチックな状態とはなっていないが、実施例1と同様に条件式(1)および(2)を満足する。
【0068】
なお、全系のNAは0.9となっている。
【0069】
表4に、実施例4の各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの軸上面間隔(各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔)D(mm)、各レンズの波長413nmにおける屈折率N、およびアッベ数νを示す。
【0070】
また、表4の中段には実施例4における上記非球面深さ式に示される非球面の各定数の値を示し、下段には実施例4における入射光束径φ(mm)、レンズ全系の焦点距離F(mm)、第1レンズL1の焦点距離F1(mm)、レンズ全系のバックフォーカスBF(mm)、ならびに条件式(1)および(2)に対応する値を示す。
【0071】
【表4】
【0072】
表4に示すように、実施例4は条件式(1)および(2)を満足する値となっている。
【0073】
図5は、実施例4のレンズ全系の、波長413nmにおける波面収差を表す図である。図5に示すとおり、この高密度光記録媒体用対物レンズは、収差を良好に補正したレンズであることが明らかである。
【0074】
<実施例5>
図10は、実施例5に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成および光路を示す図である。なお、Pは集光点であり、Xは光軸を示す。
実施例5に係る高密度光記録媒体用対物レンズは、図10に示すとおり、実施例4と略同様の構成とされ同様の作用効果(全系のNAは0.9)を奏するものである。
【0075】
なお、実施例5に係る高密度光記録媒体用対物レンズは、条件式(1)を満足するものとなっている。
【0076】
表5に、実施例5の各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの軸上面間隔(各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔)D(mm)、各レンズの波長413nmにおける屈折率N、およびアッベ数νを示す。
【0077】
また、表5の中段には実施例5における上記非球面深さ式に示される非球面の各定数の値を示し、下段には実施例5における入射光束径φ(mm)、レンズ全系の焦点距離F(mm)、第1レンズL1の焦点距離F1(mm)、レンズ全系のバックフォーカスBF(mm)、ならびに条件式(1)に対応する値を示す。
【0078】
【表5】
【0079】
表5に示すように、実施例5は条件式(1)を満足している。
図11は、実施例5のレンズ全系の、波長413nmにおける波面収差を表す図である。図11に示すとおり、この高密度光記録媒体用対物レンズは、収差を良好に補正したレンズであることが明らかである。
【0080】
なお、本発明の高密度光記録媒体用対物レンズとしては、上記実施例のものに限られるものではなく種々の態様の変更が可能であり、例えば各レンズの曲率半径Rおよびレンズ間隔(もしくはレンズ厚)Dを適宜変更することが可能である。
【0081】
また、本発明に係る対物レンズは、上述したように物点(光源)を無限遠方とする場合のみに適用されるものではなく、物点を有限距離に配したいわゆる有限系のレンズとしても使用可能である。
【0082】
また、本発明の高密度光記録媒体用対物レンズとしては、第2のレンズとしてアプラナチックレンズを用いることが望ましいが、アプラナチックレンズを用いなくとも上記条件式(2)を満足することによりアプラナチックレンズを用いた場合に近い作用効果を得ることができる。
【0083】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高密度光記録媒体用対物レンズによれば、2群2枚構成とし、第1のレンズとして従前から単玉光ピックアップ用対物レンズとして知られている両面非球面の両凸レンズを用い、第2のレンズとして不遊点原理を応用した正のメニスカスレンズを用いることにより、レンズの設計、製造、検査の労力およびコストを増大させることなく、かつ収差を良好なものとしつつNA0.6以上の対物レンズとすることができる。
【0084】
また、本発明の高密度光記録媒体用対物レンズによれば、2群2枚構成とし、第1のレンズとして従前から単玉の光ピックアップ用対物レンズとして知られている両面非球面の両凸レンズを用い、第2のレンズとして正のメニスカスレンズを用い、さらに第1のレンズの焦点距離を所定範囲とすることにより、レンズの設計、製造、検査の労力およびコストを増大させることなく、かつ収差を良好なものとしつつNA0.6以上の対物レンズとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成および光路を示す図
【図2】 実施例1の第1レンズの波長413nmにおける波面収差図
【図3】 実施例1のレンズ全系の波長413nmにおける波面収差図
【図4】 実施例4に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成および光路を示す図
【図5】 実施例4のレンズ全系の波長413nmにおける波面収差図
【図6】 実施例2に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成および光路を示す図
【図7】 実施例2のレンズ全系の波長413nmにおける波面収差図
【図8】 実施例3に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成および光路を示す図
【図9】 実施例3のレンズ全系の波長413nmにおける波面収差図
【図10】 実施例5に係る高密度光記録媒体用対物レンズの構成および光路を示す図
【図11】 実施例5のレンズ全系の波長413nmにおける波面収差図
【符号の説明】
L1〜L2 レンズ
R1〜R6 曲率半径
D1〜D5 軸上面間隔
X 光軸
P 結像点
1 カバーガラス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an objective lens for a high-density optical recording medium, and more particularly to an optical pickup device for writing or reading information signals on an optical recording medium such as an optical disk, a magneto-optical disk, or an optical card that requires high-density recording. The present invention relates to an objective lens for a high-density optical recording medium used.
[0002]
[Prior art]
In recent years, CD (compact disc), MO (magneto-optical disc), DVD (digital video disc), etc. are often used as optical recording media for recording audio information, video information, and computer data information. It is becoming.
[0003]
In an optical pickup device for writing or reading information signals on these optical recording media, the numerical aperture as an objective lens is about 0.45 for CD, about 0.5 to 0.6 for MO, and 0.6 for DVD. Things are used.
[0004]
In addition, in the optical pickup device, there is a strong demand for downsizing, weight reduction, and cost reduction. In order to satisfy the demand, the objective lens generally adopts an aspherical single lens made of a synthetic resin material or a glass material. It is the target.
[0005]
By the way, in recent years, with the dramatic increase in information recording capacity, the appearance of a recording medium that is as high as possible is eagerly desired, and efforts are being made day and night to improve the recording density of optical recording media.
[0006]
Here, in order to improve the recording density of the optical recording medium, it is necessary to reduce the focused spot diameter by the objective lens. The condensed spot diameter is λ as the wavelength of the light source and NA as the numerical aperture of the objective lens.
k × λ / NA
However, since K is expressed by a constant equation, it is necessary to satisfy at least one of the two conditions of shortening the wavelength of the light source and increasing the NA of the objective lens in order to reduce the focused spot diameter. .
[0007]
Among them, the shortening of the wavelength of the light source has been improved by the shortening of the wavelength of the semiconductor laser and the development of the SHG light source.
[0008]
On the other hand, the condition for increasing the NA of the objective lens has been advanced by adopting a conventional aspherical single lens, and can be achieved by this method until the NA is about 0.6. However, in order to further increase the NA, it is more difficult to manufacture a single lens, and therefore the limit of adopting an aspheric single lens is a problem. For example, the objective lens disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-123410 has a two-group, two-lens configuration in order to achieve about NA 0.7.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, those described in the above publication are more difficult to design and manufacture than conventional single-lens objective lenses, increasing labor and cost. Furthermore, since the evaluation method is not easy, the labor and cost of product inspection also increase.
[0010]
In view of the above circumstances, the present invention is an objective lens used in an optical pickup device, which has a two-group two-lens configuration with an NA of 0.6 or more, and can be easily designed, manufactured, and inspected, and corrects aberrations satisfactorily. An object of the present invention is to provide an objective lens for a high-density optical recording medium.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
An objective lens for a high-density optical recording medium of the present invention is an objective lens for an optical pickup for condensing a light beam on an optical recording medium,
In order from the light source side, a first lens composed of a biconvex lens whose both surfaces are aspherical and a second lens composed of a meniscus lens whose both surfaces are spherical and facing the light source side are arranged,
The radius of curvature of the surface on the optical recording medium side of the second lens is a value that satisfies the following conditional expression (1) .
[0012]
0.9665 ≦ R 4 / BF <1.2 (1)
here,
BF: Back focus length of the entire objective lens system R 4 : Radius of curvature of the surface of the second lens on the optical recording medium side
In the objective lens for the high density optical recording medium of the present invention, before Symbol second surface of the optical recording medium side of the lens radius of curvature R 4 are equal correct it in the back focal length BF of the objective lens system Is desirable.
[0015]
In the objective lens for a high density optical recording medium of the present invention, it is desirable that the numerical aperture of the entire objective lens system is 0.6 or more.
[0017]
Further, in the objective lens for the high density optical recording medium of the present invention, it is desirable to satisfy the lower Symbol conditional expression (2).
[0018]
1.45 <F 1 / F <1.7 ...... (2)
here,
F 1 : Focal length of the first lens F: Focal length of the entire objective lens system
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an objective lens for a high-density optical recording medium according to an embodiment of the present invention will be described using Examples 1 to 5 with reference to the drawings.
[0020]
<Example 1>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration and an optical path of an objective lens for a high-density optical recording medium according to the first embodiment. Note that P is a condensing point, and X indicates an optical axis.
[0021]
As shown in FIG. 1, the objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 1 is a first lens L composed of a biconvex lens in which a surface having a large curvature is directed to the light source side in order from the light source side and both surfaces are aspherical surfaces. 1, formed by arranging the second lens L 2, which is a positive meniscus lens having a convex surface directed toward the light source side is a double-sided spherical. The non-spherical shape of the first lens L 1 is represented by the depth of an aspheric surface expression shown below.
[0022]
[Expression 1]
[0023]
Here, the second lens L 2 is A Plana tick lens using the principle of non遊点. That is, the second lens L 2 is a conjugate of the image point of the first image point by the lens L 1 and the objective lens system.
[0024]
Thus, a light beam incident on the second lens L 2 becomes a possible straight without being refracted at the surface of the optical recording medium side, and that satisfies the aplanatic and sine condition.
[0025]
Further, the first lens L 1 is configured as solely aberration correction is made.
[0026]
Thereby, it is sufficient to consider the aberration correction of the second lens L 2 only when designing or evaluating the entire lens system.
[0027]
The curvature radius of the surface of the optical recording medium side in the second lens L 2 is approximately equal to the back focal length of the objective lens system as a whole.
[0028]
In addition, the objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 1 satisfies the following conditional expressions (1) and (2).
[0029]
0.9665 ≦ R 4 / BF <1.2 (1)
1.45 <F 1 / F <1.7 ...... (2)
However,
BF: Back focus length of the entire objective lens system R 4 : Radius of curvature of the surface of the second lens L 2 on the optical recording medium side F 1 : Focal length of the first lens L 1 F: Focal length of the entire objective lens system ]
Table 1 shows the curvature radius R (mm) of each lens surface of Example 1, the axial top surface spacing (center thickness of each lens and the air spacing between each lens) D (mm), and the wavelength of each lens at 413 nm. A refractive index N and an Abbe number ν are shown. In Table 1 and the following tables, the numbers corresponding to the respective symbols are sequentially increased from the light source side.
[0031]
The middle part of Table 1 shows the values of each constant of the aspheric surface shown in the above aspherical surface depth formula in Example 1, and the lower part shows the incident light beam diameter φ (mm) in Example 1 and the total lens system. The values corresponding to the focal length F (mm), the focal length F 1 (mm) of the first lens L 1 , the back focus BF (mm) of the entire lens system, and conditional expressions (1) and (2) are shown.
[0032]
[Table 1]
[0033]
As shown in Table 1, Example 1 satisfies the conditional expressions (1) and (2).
[0034]
2, the first lens L 1 in Example 1 is a diagram showing the wavefront aberration at a wavelength of 413 nm. As shown in FIG. 2, the first lens L 1 is a lens that has good aberration correction even when it is used alone.
[0035]
FIG. 3 is a diagram illustrating the wavefront aberration of the entire lens system of Example 1 at a wavelength of 413 nm. As shown in FIG. 3, it is clear that the objective lens for a high-density optical recording medium is a lens in which aberrations are favorably corrected.
[0036]
Hereinafter, the operation of the first embodiment will be described.
[0037]
By making the first lens L 1 an aspherical lens having a single lens configuration, correcting the aberration with the first lens L 1 alone, and using the second lens L 2 as an aplanatic lens, the NA ′ of the entire objective lens system is It is represented by the following formula.
[0038]
NA ′ = NA 1 × N 2
here,
NA ': NA of the entire objective lens system
NA 1 : NA of the first lens L 1 alone of the objective lens
N 2 : Refractive index of the second lens L 2 of the objective lens
If the objective lens of NA 0.6 that has been manufactured is adopted as the first lens L 1 of the objective lens and the second lens L 2 is an aplanatic lens having a refractive index of 1.5, the NA of the entire objective lens system is 0.9. It can be of high NA.
[0040]
Here, the aplanatic lens will be described.
[0041]
“Aplanatic” is a term that refers to a state in which there is no spherical aberration and satisfies the sine condition, and for each spherical surface, there is a specific conjugate point that satisfies this state.
[0042]
The first condition of the two conditions for the the conjugate point is that the following expression is satisfied in the refraction relationship surface of the second lens L 2 of the light source side.
[0043]
S ′ = S / N 2
here,
S ': distance image point in the plane of the second lens L 2 of the light source side of the objective lens S: object distance in the light source-side surface of the second lens L 2 of the objective lens by satisfying the first condition, magnification of the second lens L 2 is the reciprocal of the refractive index, together with NA of the objective lens system as a whole is the product of the first lens L 1 alone NA and the refractive index of the second lens L 2, the second lens L No spherical aberration is generated by the surface of the light source 2 and the sine condition is also satisfied.
[0044]
Further, the second condition of the two conditions is that the exit angle and the angle of incidence of the axial rays on the surface of the second lens L 2 of the optical recording medium side becomes equal to each other state.
[0045]
By making the curvature radius of the surface of the second lens L 2 on the optical recording medium side substantially equal to the back focus length of the entire objective lens system, the incident angle of the axial ray on the surface of the second lens L 2 on the optical recording medium side and can equal the exit angle, occurrence of spherical aberration in the second lens L 2 whole without a state of sine condition was also satisfactory.
[0046]
The above contents are based on an optical system without a cover glass on the optical recording medium side, but the contents described above are applied even if the conditions described above are not completely satisfied due to the presence of the cover glass. This facilitates lens design and manufacture.
[0047]
In addition, in the lens of Example 1, the conditional expression (1) is satisfied as described above.
[0048]
That is, in a state where the cover glass on the optical recording medium side is present, even if correct aberrations in the first lens L 1 alone, differ first lens L 1 alone NA and NA of the objective lens system as a whole to each other , the second lens L 2 despite adopts the a Plana tick lens, sometimes aberration occurs in the objective lens system as a whole. Its in by applying the aforementioned contents, may slightly shifting the second lens L 2 from the state of complete Apuranachikku. In this case, however, the back focal length of the objective lens system as a whole, although the radius of curvature of the second lens L 2 of the optical recording medium side of the objective lens is deviated slightly, to satisfy the conditional expression (1) Thus, a lens in which aberration is corrected in the entire objective lens system can be obtained.
[0049]
Further, in a state where the cover glass on the optical recording medium side is present, contrary to what has been described above, in consideration of the aberration of the objective lens system, consciously generate a first aberration of the lens L 1 You may make it make it.
[0050]
In addition, the lens of Example 1 satisfies the conditional expression (2) as described above.
[0051]
By satisfying the conditional expression (2), it is possible to manufacture the first and second lenses L 1 and L 2 without significantly changing the specifications of the first and second lenses L 1 and L 2 .
[0052]
If the lower limit of the condition (2), an attempt to the NA of the objective lens total system, it is necessary to increase the first lens L 1 alone NA, of conventional design and manufacturing techniques as It becomes difficult to apply.
[0053]
If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the focal length of the second lens L 2 is shortened while the refractive power is increased, and manufacturing errors such as curvature and decentration of the surface of the second lens L 2 become severe, the manufacturing cost of the second lens L 2 is increased.
[0054]
<Example 2>
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration and an optical path of an objective lens for a high density optical recording medium according to the second embodiment. Note that P is a condensing point, and X indicates an optical axis.
As shown in FIG. 6, the objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 2 has substantially the same configuration as that of Example 1, and exhibits the same operational effects (NA of the entire system is 0.9). the lens L 1 uses the same lens as in example 1.
[0055]
Table 2 shows the curvature radius R (mm) of each lens surface of Example 2, the axial top surface spacing (center thickness of each lens and the air spacing between each lens) D (mm), and the wavelength of each lens at 413 nm. A refractive index N and an Abbe number ν are shown.
[0056]
Further, the lower part of Table 2 the incident beam diameter in Example 2 phi (mm), the lens focal length F of (mm), the
[0057]
[Table 2]
[0058]
As shown in Table 2, Example 2 satisfies the conditional expressions (1) and (2).
FIG. 7 is a diagram illustrating the wavefront aberration of the entire lens system of Example 2 at a wavelength of 413 nm. As shown in FIG. 7, it is clear that the objective lens for a high-density optical recording medium is a lens in which aberrations are favorably corrected.
[0059]
<Example 3>
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration and an optical path of an objective lens for a high density optical recording medium according to the third embodiment. Note that P is a condensing point, and X indicates an optical axis.
As shown in FIG. 8, the objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 3 has substantially the same configuration as that of Example 1, and exhibits the same operational effects (NA of the entire system is 0.9). lens L 1 is using the same lens as in example 1.
[0060]
Table 3 shows the curvature radius R (mm) of each lens surface of Example 3, the axial top surface distance (center thickness of each lens and the air space between each lens) D (mm), and the wavelength of each lens at 413 nm. A refractive index N and an Abbe number ν are shown.
[0061]
Further, the lower part of Table 3 incident beam diameter in Example 3 phi (mm), the lens focal length F of (mm), the
[0062]
[Table 3]
[0063]
As shown in Table 3, Example 3 satisfies the conditional expressions (1) and (2).
FIG. 9 is a diagram illustrating the wavefront aberration of the entire lens system of Example 3 at a wavelength of 413 nm. As shown in FIG. 9, it is clear that the objective lens for a high-density optical recording medium is a lens in which aberrations are favorably corrected.
[0064]
<Example 4>
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration and an optical path of an objective lens for a high density optical recording medium according to the fourth embodiment. Note that P is a condensing point, and X indicates an optical axis.
[0065]
The high-density optical recording medium for an objective lens according to Example 4, as shown in FIG. 4, is configured to a substantially same two lenses as in Example 1, a cover on the optical recording medium side of the second lens L 2 Glass 1 is arranged.
[0066]
The
[0067]
In this embodiment, since the
[0068]
Note that the NA of the entire system is 0.9.
[0069]
Table 4 shows the curvature radius R (mm) of each lens surface of Example 4, the axial top surface spacing (center thickness of each lens and the air spacing between each lens) D (mm), and the wavelength of each lens at 413 nm. A refractive index N and an Abbe number ν are shown.
[0070]
The middle part of Table 4 shows the values of each constant of the aspheric surface shown in the above aspherical surface depth formula in Example 4, and the lower part shows the incident light beam diameter φ (mm) in Example 4 and the total lens system. The values corresponding to the focal length F (mm), the focal length F 1 (mm) of the first lens L 1 , the back focus BF (mm) of the entire lens system, and conditional expressions (1) and (2) are shown.
[0071]
[Table 4]
[0072]
As shown in Table 4, Example 4 has values that satisfy the conditional expressions (1) and (2).
[0073]
FIG. 5 is a diagram illustrating the wavefront aberration of the entire lens system of Example 4 at a wavelength of 413 nm. As shown in FIG. 5, it is clear that the objective lens for a high-density optical recording medium is a lens in which aberrations are favorably corrected.
[0074]
<Example 5>
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration and an optical path of an objective lens for a high density optical recording medium according to the fifth embodiment. Note that P is a condensing point, and X indicates an optical axis.
As shown in FIG. 10, the objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 5 has substantially the same configuration as that of Example 4, and exhibits the same operational effects (NA of the entire system is 0.9).
[0075]
The objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 5 satisfies the conditional expression (1).
[0076]
Table 5 shows the curvature radius R (mm) of each lens surface of Example 5, the axial top surface distance (center thickness of each lens and the air space between each lens) D (mm), and the wavelength of each lens at 413 nm. A refractive index N and an Abbe number ν are shown.
[0077]
The middle part of Table 5 shows the values of each constant of the aspheric surface shown in the above-mentioned aspheric depth formula in Example 5, and the lower part shows the incident light beam diameter φ (mm) in Example 5 and the total lens system. The values corresponding to the focal length F (mm), the focal length F 1 (mm) of the first lens L 1 , the back focus BF (mm) of the entire lens system, and conditional expression (1) are shown.
[0078]
[Table 5]
[0079]
As shown in Table 5, Example 5 satisfies the conditional expression (1).
FIG. 11 is a diagram illustrating the wavefront aberration of the entire lens system of Example 5 at the wavelength of 413 nm. As shown in FIG. 11, it is clear that the objective lens for a high-density optical recording medium is a lens in which aberrations are favorably corrected.
[0080]
The objective lens for a high-density optical recording medium of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the radius of curvature R of each lens and the lens interval (or lens) (Thickness) D can be appropriately changed.
[0081]
In addition, the objective lens according to the present invention is not applied only when the object point (light source) is set at infinity as described above, and is also used as a so-called finite lens in which the object points are arranged at a finite distance. Is possible.
[0082]
In the objective lens for a high-density optical recording medium of the present invention, it is desirable to use an aplanatic lens as the second lens, but the above conditional expression (2) is satisfied without using an aplanatic lens. Thus, it is possible to obtain an operational effect close to that when an aplanatic lens is used.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the objective lens for a high-density optical recording medium of the present invention, a double-sided aspherical surface that has been known as a single lens optical pickup objective lens as a first lens has a two-group two-element configuration. By using a positive meniscus lens that uses the non-point principle as the second lens, the lens design, manufacturing, inspection labor and cost are not increased, and aberration is improved. And an objective lens having an NA of 0.6 or more.
[0084]
In addition, according to the objective lens for a high-density optical recording medium of the present invention, a double-convex aspherical biconvex lens that has been known as a single lens optical pickup objective lens as a first lens has a two-group two-lens configuration. And using a positive meniscus lens as the second lens, and further setting the focal length of the first lens within a predetermined range, without increasing the labor and cost of lens design, manufacturing, and inspection, and aberrations It is possible to obtain an objective lens with NA of 0.6 or more while improving the lens quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration and an optical path of an objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 1. FIG. 2 is a wavefront aberration diagram of a first lens of Example 1 at a wavelength of 413 nm. Wavefront aberration diagram of the entire lens system at a wavelength of 413 nm FIG. 4 is a diagram showing the configuration and optical path of an objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 4. FIG. 5 shows the wavefront of the entire lens system of Example 4 at a wavelength of 413 nm. Aberration diagram
FIG. 6 is a diagram showing a configuration and an optical path of an objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 2.
FIG. 7 is a wavefront aberration diagram of the entire lens system of Example 2 at a wavelength of 413 nm.
FIG. 8 is a diagram showing the configuration and optical path of an objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 3.
FIG. 9 is a wavefront aberration diagram of the entire lens system of Example 3 at a wavelength of 413 nm.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration and an optical path of an objective lens for a high-density optical recording medium according to Example 5.
FIG. 11 is a wavefront aberration diagram of the entire lens system of Example 5 at a wavelength of 413 nm.
L 1 ~L 2 lens R 1 to R 6 of curvature radius D 1 to D 5 axial distance X Optical axis
Claims (4)
光源側から順に、両面を非球面とされた両凸レンズからなる第1のレンズと、両面を球面とされ光源側に凸面を向けたメニスカスレンズからなる第2のレンズを配列してなる高密度光記録媒体用対物レンズにおいて、
前記第2のレンズにおける光記録媒体側の面の曲率半径は、下記条件式(1)を満足する値とされていることを特徴とする高密度光記録媒体用対物レンズ。
0.9665 ≦ R4/BF < 1.2 ……(1)
ここで、
BF:対物レンズ全系のバックフォーカス長
R4:第2のレンズにおける光記録媒体側の面の曲率半径An objective lens for an optical pickup for condensing a light beam on an optical recording medium,
In order from the light source side, a first lens composed of a biconvex lens whose both surfaces are aspherical surfaces and a second lens composed of a meniscus lens whose both surfaces are spherical surfaces and whose convex surfaces are directed to the light source side are arranged. In an objective lens for a recording medium,
The objective lens for a high-density optical recording medium, wherein the radius of curvature of the surface on the optical recording medium side in the second lens is a value satisfying the following conditional expression (1).
0.9665 ≦ R 4 / BF <1.2 (1)
here,
BF: Back focus length of the entire objective lens system R 4 : Curvature radius of the surface on the optical recording medium side of the second lens
1.45 < F1/F < 1.7 ……(2)
ここで、
F1:第1のレンズの焦点距離
F :対物レンズ全系の焦点距離The objective lens for a high-density optical recording medium according to claim 1, wherein the following conditional expression (2) is satisfied.
1.45 <F 1 / F <1.7 ...... (2)
here,
F 1 : Focal length of the first lens F: Focal length of the entire objective lens system
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